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Marée
La baie de Fundy à marée haute
La baie de Fundy à marée haute
Au même endroit, à marée basse
Au même endroit, à marée basse
Changement de marée (Vues à pleine mer et à basse mer) dans le Port de La Flotte sur l'Île de Ré
Changement de marée (Vues à pleine mer et à basse mer) dans le Port de La Flotte sur l'Île (Une île est une étendue de terre entourée d'eau, que cette eau soit celle d'un cours d'eau, d'un lac ou d'une mer. Son étymologie latine, insula, a donné l'adjectif « insulaire » ; on dit aussi « îlien ».) de Ré

La marée (La marée est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans causé par l'effet conjugué des forces de gravitation de la...) est le mouvement montant (flux ou flot) puis descendant (reflux ou jusant) des eaux des mers et des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a...) causé par l'effet conjugué des forces de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) de la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du système solaire avec un diamètre de 3 474 km. La...) et du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la...). Lorsque les deux astres sont sensiblement dans le même axe, c'est-à-dire lors de la pleine lune (La pleine Lune est la phase lunaire durant laquelle la Lune apparaît la plus brillante depuis la Terre, de par le fait que nous voyons, lors de cette phase, presque toute la surface lunaire éclairée par le...) et de la nouvelle lune (La nouvelle Lune désigne la phase lunaire pendant laquelle la Lune, au cours de son mouvement orbital de ~29,5 jours autour de la Terre par...), ceux-ci agissent de concert et les marées sont de plus grande amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) (vives eaux) ; au contraire, lors du premier et du dernier quartiers, l'amplitude est plus faible (mortes eaux).

Selon l'endroit, le cycle du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé...) et du reflux peut avoir lieu une fois ou deux fois par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par...). Les marées les plus faibles de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) se produisent normalement aux solstices d'hiver (L'hiver est une des quatre saisons des zones tempérées.) et d'été, les plus fortes aux équinoxes.

Ce mouvement de marée n'est pas limité aux eaux, mais affecte toute la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).), même s'il est dans ce cas plus difficile à percevoir. Plus généralement, les objets célestes sont l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par...) de forces de marée à proximité d'autres corps.

Origine du phénomène

Le phénomène est dû à la déformation de la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu...) des océans par suite des attractions combinées des autres corps célestes. Ce mouvement peut même détruire l'astre qui le subit : si la force de marée (La force de marée est une conséquence du gradient gravitationnel s'exerçant sur le diamètre d'un corps. Elle est observable dans tout champ gravitationnel mais plusieurs cas particuliers sont connus et...) l'emporte sur la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) de gravitation de ses constituants, l'astre se désagrège (voir l'article limite de Roche).

Phénomène physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...)

Mécanisme des marées
Mécanisme des marées

L'attraction gravitationnelle étant inversement proportionnelle au carré (Un carré est un polygone régulier à quatre côtés. Cela signifie que ses quatre côtés ont la même longueur et ses quatre angles la même mesure. Un...) de la distance, l'astre (principalement la Lune dans le cas de la Terre) attire plus fortement les masses (liquides et solides) proches. En particulier, le point (Graphie) le plus proche de la Lune est plus attiré que le point à l'opposé ( En mathématique, l'opposé d’un nombre est le nombre tel que, lorsqu’il est à ajouté à n donne zéro. En botanique, les organes d'une plante sont dits opposés lorsqu'ils sont insérés au même...). Si l'on fait la moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des...) des actions, on peut décomposer la force en chaque point de l'axe Terre-Lune en deux forces :

  • une force d'attraction moyenne ,
  • une force centripète (par rapport au barycentre (Le barycentre est un point mathématique (géométrie analytique) construit à partir d'un ensemble d'autres. Il correspond) Terre/Lune).

Il s'ensuit une déformation de la surface des mers, mais aussi des sols, qui diffère donc de ce qu'elle serait sans la présence de notre satellite (Satellite peut faire référence à :) et du soleil.

Pour la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.), on peut comparer cette déformation à une énorme vague (Une vague est un mouvement oscillatoire de la surface d'un océan, d'une mer ou d'un lac. Les vagues sont générées par le vent et ont une amplitude crête-à-crête allant de quelques...) qui serait de forme régulière si les fonds des océans " étaient réguliers et s'il n'y avait pas de côtes ".

Une explication historique très répandue ajoute que la Lune et la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des quatre planètes...) tournent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au genre Accipiter, soit constituent les...) du centre d'inertie (L'inertie d'un corps découle de la nécessité d'exercer une force sur celui-ci pour modifier sa vitesse (vectorielle). Ainsi, un corps immobile ou en mouvement rectiligne uniforme (se...) de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une...) Terre-Lune et cette rotation provoque une autre déformation, par force centrifuge, ce qui explique qu'il y ait deux marées par jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...).

Une analyse du phénomène par la mécanique newtonienne (La mécanique newtonienne est une branche de la physique. Depuis les travaux d'Albert Einstein, elle est souvent qualifiée de mécanique classique.) détaillée ici montre qu'aucun effet centrifuge n'est nécessaire pour expliquer le phénomène. Cette interprétation résulte d'une difficulté à appréhender l'affaiblissement de la gravité (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.) terrestre aux points les plus proches et les plus éloignés de la lune provoquée par le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gravité décroissant du satellite.

Une description détaillée est donnée (Dans les technologies de l'information, une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction, d'un événement, etc.) sur le site du SHOM :[(lien)].

Grandes marées

Le passage de la Lune au méridien (En géographie, un méridien est un demi grand cercle imaginaire tracé sur le globe terrestre reliant les pôles géographiques. Tous les points de la Terre situés sur un même méridien ont la...) du lieu (éventuellement avec un certain retard dans les oscillations forcées ; on appellera " méridien de marée " le méridien qui correspond à l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) horaire de retard des marées) ou à opposition explique le cycle semi-diurne. La période de ce phénomène est de 0,517525050 jour (12 heures (L'heure est une unité de mesure  :) 25 minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. Cartographie géologique ; la minute de terrain est la...) 14 secondes), moitié de la durée du jour lunaire (Pour les homonymes, voir Pierrot lunaire, une œuvre de musique vocale d'Arnold Schönberg.) moyen.

Plusieurs phénomènes astronomiques contribuent à la variation de l'amplitude des marées :

  • La syzygie (En astronomie, une syzygie (du grec syzygia, réunion) est une situation où trois corps sont alignés.) du Soleil et de la Lune (autrement dit, la nouvelle ou pleine lune). Cela se produit essentiellement lorsque la longitude (La longitude est une valeur angulaire, expression du positionnement est-ouest d'un point sur Terre (ou sur une autre planète).) du Soleil et de la Lune sont voisines ou voisines de l'opposition l'une de l'autre, soit deux fois par mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.). Précisément, la période de ce phénomène est de 14,7652944 jours, moitié de la durée que l'on qualifie de mois synodique.
  • Le passage du Soleil au nœud lunaire, c'est-à-dire le passage du Soleil dans le plan de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) lunaire : celui-ci se produit deux fois par an (à la régression du nœud près), et détermine les " saisons à éclipse " (ce sont pendant celles-ci que les éclipses de soleil ou de lune se produisent). Les marées sont alors plus importantes en syzygie (voir le point précédent) en raison du meilleur alignement Terre-Lune-Soleil. La période précise est de 173,310038 jours, moitié de la durée que l'on qualifie d'année draconitique. Le passage du Soleil au nœud lunaire s'est par exemple produit le 25 janvier 2000, le 16 juillet 2000, le 5 janvier 2001, le 28 juin 2001 (plus précisément, ceci sont les dates de coïncidence des longitudes moyennes ; notamment, le calcul des anomalies est omis ; mais on reconnaît le voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la topologie. La topologie traite plus naturellement les notions globales comme la continuité qui s'entend ici comme la continuité en tout...) de l'éclipse (Une éclipse correspond à l'occultation d'une source de lumière par un objet physique. En astronomie, une éclipse se produit lorsqu'un objet (comme une planète ou un satellite naturel) occulte une source de lumière (comme une étoile ou un...) de lune du 9 janvier 2001 et de l'éclipse de soleil du 21 juin 2001). Comme on le constate, ces dates sont actuellement proches des solstices mais évoluent rapidement dans l'année au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).
  • Le passage du Soleil dans le plan équatorial, qui se fait aux équinoxes, donc deux fois par an : à ce moment-là, le terme diurne s'annule dans le calcul des marées, et le terme semi-diurne est maximal. La période précise est de 182.621095 jours, la moitié d'une année tropique (Les tropiques sont la partie géographique du globe limitée en latitude par les deux tropiques : le tropique du Cancer dans l'hémisphère nord et le tropique du Capricorne dans l'hémisphère sud. Les noms de Cancer et Capricorne ont été...).
  • Le passage de la Lune au périgée, moment auquel les forces de marée exercées par la Lune sont donc les plus importantes. À la différence du nœud lunaire, qui régresse sur l'écliptique (L'écliptique est le grand cercle sur la sphère céleste représentant la trajectoire annuelle du soleil vue de la Terre. Plus précisement, il s'agit de l'intersection de la sphère...), le périgée, lui, avance. Le temps entre deux passages de la Lune au périgée est le mois anomalistique, de 27,5545499 jours. Le calcul de la position du périgée lunaire est soumis à énormément de perturbations.
  • Le passage de la Terre au périhélie (Le périhélie est le point de l'orbite d'un corps céleste (planète, comète, etc.) qui est le plus rapproché du Soleil (grec : helios) autour duquel il tourne.), moment auquel les forces de marée exercées par le Soleil sont donc les plus importantes. Le périhélie terrestre progresse sur l'écliptique ; ceci dit, la majeure partie (environ 5/6) de cette progression est en réalité due à la régression (" précession ") de l'équinoxe (Les équinoxes de mars et de septembre sont les deux moments de l'année où le jour et la nuit sont approximativement de même durée. Lors des équinoxes, le soleil se lève exactement à l'Est et se...) par rapport aux étoiles fixes. Le temps séparant deux passages de la Terre au périhélie est l'année anomalistique (Une année anomalistique est, en astronomie, la durée entre deux passages successifs de la Terre à son périhélie.) de 365,259636 jours. Il se produit actuellement le 3 janvier de l'année.

Il est possible d'avoir des conjonctions assez bonnes entre tous ces phénomènes.

Les marées

Pour la Terre, seule la Lune et le Soleil ont des impacts significatifs, qui s'additionnent ou se contrarient selon les positions respectives de la Terre, de la Lune et du Soleil. En fait, la Lune est beaucoup plus proche de la Terre que le Soleil, mais a aussi une masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte)...) beaucoup plus petite, de telle sorte que leurs attractions sont d'ordres de grandeur comparables : celle du Soleil est environ la moitié de celle de la Lune. Les autres corps célestes sont trop éloignés pour que leur influence soit sensible.

Historiquement, Bernardin de St-Pierre avait persuadé l'Académie des sciences (Une académie des sciences est une société savante dont le rôle est de promouvoir la recherche scientifique en réunissant certains des chercheurs les plus éminents, en tenant des séances au cours desquelles des travaux sont présentés et en...) de l'époque que ce n'était pas la Lune mais la fonte (alternée avec le gel nocturne) des glaciers qui provoquait les marées. Poussant jusqu'au bout son raisonnement, la grande amplitude des marées d'équinoxe se justifiait par l'action conjuguée des glaciers arctiques et antarctiques. Dans l'antiquité, Platon pensait que les marées étaient provoquées par des oscillations de la Terre. Plus tard, Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle, célèbre pour avoir jeté...), se basant sur les travaux de Copernic, décrit l'origine des marées comme résultant de la rotation de la Terre et de sa révolution autour du Soleil.

Le phénomène de marées est dû à la combinaison (Une combinaison peut être :) de l'attraction exercée par la lune et celle (plus faible) exercée par le Soleil sur la masse des océans. Cette attraction combinée est cependant perturbée ou même parfois contrariée par d'autres phénomènes physiques comme l'inertie des masses d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.), la forme des côtes, les courants marins, la profondeur des mers, ou encore le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant...) du vent (Le vent est le mouvement d’une atmosphère, masse de gaz située à la surface d'une planète. Les vents les plus violents connus ont...) local.

Les courants marins 

La Terre se déplace au cours de sa circonvolution entre deux lignes de circonférence formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque...) une couronne dont l'écartement est le diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre et limité par les points du cercle ou de la sphère.) de la Terre, environ 12 756 km. Ceci nous amène à constater que la circonférence intérieure est plus courte que l'extérieure. Cette différence se traduit par 80 150 km en 1 an soit environ 220 km par jour et un peu plus de 9 km/h qui correspond à la différence de vitesse (On distingue :) de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) dans l'espace entre l'intérieur et extérieur de la couronne, soit la face midi et la face minuit de notre globe terrestre. Cette différence est à l’origine des courants marins à contresens de la rotation le long de l'équateur.

L’inertie 

C'est une force qui s'oppose au mouvement d'une masse que l'on veut déplacer (augmentation de vitesse) ou arrêter (diminution de vitesse). Quand la masse est importante, l'inertie est importante. C'est le cas de la masse d'eau de tous les océans du globe, qui tente de contrarier les mouvements auxquels elle est soumise par attraction combinée de la lune et du soleil.

Il y a généralement deux cycles de marée par jour (il y a des exceptions) dont les instants de haute mer et de basse mer varient avec la lune (attraction prépondérante).

La marée se manifeste essentiellement sur les côtes maritimes, où la mer monte ou se retire suivant un cycle lié, d'une part à la rotation de la Terre et à sa révolution autour du Soleil, d'autre part à la rotation de la Lune autour de la Terre. Ce cycle complet (marée basse et marée haute) dure environ 12 heures 25 minutes.

L'effet piston 

Lorsque les côtes se resserrent en entonnoir, comme dans le fond de certaines baies (baie du Mont-Saint-Michel, baie de Fundy (La baie de Fundy est un bras de mer situé sur la côte Atlantique du Canada, à l’extrémité nord du Golfe du Maine, entre les provinces du Nouveau-Brunswick et de Nouvelle-Écosse. Elle mesure...), etc.) il y a amplification (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les efforts : mécanique, hydraulique, pneumatique, électrique.) de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) des marées qui peuvent dépasser 14 mètres entre les basses eaux et les hautes eaux. Il s'y produit aussi un retard horaire progressif comme en Manche de l'entrée à Dunkerque.

Les mers intérieures sont peu sujettes aux marées car les masses d'eau et les distances entre les côtes concernées sont beaucoup plus faibles que dans les océans. C'est notamment le cas de la Méditerranée, où l'étroitesse du détroit de Gibraltar empêche le passage de l'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) de marée.

Il faut noter que la terre subit aussi l'influence de la Lune, ou tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) au moins des marées, les continents flottent sur un manteau de magma liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) et de ce fait se déplacent comme les océans. À Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de...) aux heures de marée haute on se trouve environ 30 centimètres plus haut qu'aux heures de marée basse.

Le marnage (Le marnage désigne :)

Le marnage est, pour un jour donné et dans un intervalle pleine mer/ basse mer, la différence de hauteur d'eau entre le niveau de la pleine mer et celui de la basse mer (ex:marnage de 6,0 m). Le marnage varie continuellement. La zone alternativement couverte et découverte par la mer, limitée par ces deux niveaux lorsqu'ils sont à leur maximum, est appelée l'estran (L'estran est la partie du littoral située entre les niveaux connus des plus hautes et des plus basses mers. On utilise aussi pour le désigner le terme...) ou zone de marnage, ou encore " zone de balancement des marées "; on utilise aussi de plus en plus l'anglicisme zone intertidale.

Ne pas confondre avec l'amplitude qui est la différence de hauteur à mi-marée.

Coefficient (En mathématiques un coefficient est un facteur multiplicatif qui dépend d'un certain objet, comme une variable (par exemple, les coefficients d'un polynôme), un espace vectoriel, une fonction de base et ainsi de...) de la marée

Il s'exprime en centièmes et varie de 20 à 120, et indique la force de la marée.

Les grandes marées ou marées de vive-eau se produisent lorsque la Lune et le Soleil se trouvent en conjonction ou opposition (appelée syzygie) par rapport à la Terre (situation de pleine ou de nouvelle lune); leurs forces d'attraction s'ajoutent. Les marées seront d'autant plus fortes que le plan de l'orbite lunaire sera voisin de celui de l'orbite terrestre, ce qui intervient aux équinoxes (21 mars et 21 septembre). Ce phénomène explique que les plus grandes marées (marées d'équinoxes) ont lieu lors de la première syzygie qui suit l'équinoxe.

Inversement, les marées sont faibles (marée de morte-eau) lorsque la Lune est à 90° de l'axe Soleil-Terre (situation de premier ou dernier quartier). De même, les plus faibles ont lieu aux alentours des solstices d'été et d'hiver (21 juin et 21 décembre)

C = 45 définit une morte-eau moyenne
C = 95 une vive-eau moyenne
C = 100 une vive-eau équinoxiale moyenne
C = 120 la plus forte marée possible

On notera que si U est, en un lieu donné, le demi marnage de la plus forte marée de vive-eau survenant après une syzygie équinoxiale moyenne (C = 100), alors la hauteur (h) de la haute mer d'une marée de coefficient (C) est :

h = (1,2 + C)U
de même la hauteur à la basse mer : h = (1,2 - C)U

Lieux de marées remarquables

  • Au Canada la Baie d'Ungava a une amplitude de marée pouvant atteindre 17 [1] ou 20 mètres [2] et la Baie de Fundy jusqu'à 16 mètres. Ces baies sont les deux endroits où les marées les plus importantes au monde (Le mot monde peut désigner :) ont lieus. Selon les sources, on attribue à l'une ou à l'autre le record d'amplitude de la marée.
  • Le Canal de Bristol (Grande-Bretagne) avec 15 mètres de marnage.
  • Les plus fortes de France (jusqu'à 14 mètres de marnage) dans la baie du Mont Saint Michel, où il est traditionnellement dit que "la mer monte à la vitesse d'un cheval (Le cheval (Equus ferus caballus ou equus caballus) est un grand mammifère herbivore et ongulé appartenant à l'une des sept espèces de la famille des...) au galop".
  • Le Saltstraumen en Norvège, remplissant un fjord de 400 millions de mètres cubes.
  • Horizontal (Horizontal est une orientation parallèle à l'horizon, et perpendiculaire à la verticale. Une ligne horizontale va « de la gauche vers la droite » ou vice...) Falls en Australie-Occidentale, région des Kimberley (10 mètres de marnage environ).
  • Pondichéry et certains ports du Viêt Nam où il n'y a qu'une seule marée par jour.

Les modèles de marées

Bibliographie

  • Tout savoir sur les marées, Odile Guérin, Éditions Ouest-France, juin 2004, ISBN 2737335051
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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